JP7290951B2 - オートバイのコーナリング練習機 - Google Patents

Description

本発明は、オートバイのコーナリング練習機に関するものである。

オートバイで道路のカーブを走行する時には、旋回運動による遠心力が作用する為、運転者は自身の重心位置を移動したり、ハンドルを操作したりしてオートバイ本体をカーブの内側に傾けると共に、傾いたタイヤが滑って転倒しないようバランスを取って運転しなければならない。このような高度な運転技術を初心者が最初から実車を運転して習得するのは難しく、また危険も多い。

そこで、オートバイのコーナリングを模擬的に体験することができるコーナリング練習機が開発されている。特許文献１に記載のコーナリング練習機では、旋回運動によって生じる遠心力がコイルばねの弾性復元力によって模擬されている。

特許第５６８０４２３号公報

しかし、特許文献１に記載のコーナリング練習機では、コーナリング練習中の模擬車体の挙動特性を決定するコイルばねの設定が固定されているため、走行速度に応じた車体の挙動特性の変化を再現することができなかった。

本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、実際のコーナリング走行時の車体の挙動をより正確に再現できるようにすることである。

本発明の一実施形態に係るオートバイのコーナリング練習機は、ベースフレームと、前後方向に延びる揺動軸の周りに揺動可能にベースフレームに連結された揺動フレームと、揺動フレームに直立姿勢にもどす方向の復元力を与える復元力付与手段と、復元力付与手段を制御する制御手段と、を備え、制御手段が、仮想の車速に応じた大きさの復元力を与えるように、復元力付与手段を制御するように構成されたものである。

また、本発明の別の実施形態に係るオートバイのコーナリング練習機は、ベースフレームと、前後方向に延びる揺動軸の周りに揺動可能にベースフレームに連結された、車体を模した揺動フレームと、揺動フレームに取り付けられた、角運動量を発生可能な角運動量発生手段と、仮想の車速に応じた大きさの角運動量が発生するように角運動量発生手段を制御する制御手段と、を備えたものである。

上記のコーナリング練習機において、揺動フレームに、直立姿勢にもどす方向の復元力を与える復元力付与手段を備え、制御手段が、仮想の車速に応じた大きさの復元力を与えるように、復元力付与手段を制御する構成としてもよい。

上記のコーナリング練習機において、復元力付与手段が、ベースフレームに対する揺動フレームの傾きに応じて変化する弾性的な復元力を付与可能である構成としてもよい。

上記のコーナリング練習機において、角運動量発生手段が、ベースフレームに固定されたベースプレートと、ベースプレート上に載置されたスライダと、揺動フレームに固定されて、揺動フレームと共に揺動する軌道と、軌道上を走行可能な可動部と、可動部を駆動する駆動手段と、スライダと可動部とを弾性的に連結する弾性連結手段と、を備えた構成としてもよい。

上記のコーナリング練習機において、揺動フレームの中心面に対して互いに反対側に配置された一対の弾性連結手段を備えた構成としてもよい。

上記のコーナリング練習機において、駆動手段が、軌道に固定された固定部と、固定部と可動部とを連結するアームと、軌道を回転駆動するモーターと、を備え、アームが、固定部に一端が連結された第１のリンクと、第１のリンクに一端が連結され、可動部に他端が連結された第２のリンクと、第１のリンク又は第２のリンクに取り付けられた錘と、を備えた構成としてもよい。

上記のコーナリング練習機において、ハンドルと、ハンドルと結合し、ハンドル操作によって回転するコラムと、ハンドル及びコラムの向きを直進方向に戻す復元力を与えるハンドル制御機構と、を備え、ハンドル制御機構が、揺動フレームに取り付けられた、ガイドピンを有するベースプレートと、ガイドピンと係合するガイド溝が形成された可動プレートと、角運動量発生手段の可動部と可動プレートとを連結する制御ワイヤーと、コラムから左右に張り出した一対のポストと、可動プレートと一対のポストのそれぞれとを連結する一対の弾性連結手段と、を備えた構成としてもよい。

上記のコーナリング練習機において、スライダの移動を制限するガイド手段を備え、ガイド手段が、スライダに取り付けられたロッドと、ベースフレームに取り付けられ、ロッドと係合するガイド溝が設けられた、ガイドアームと、を備えた構成としてもよい。

上記のコーナリング練習機において、ガイド手段が、スライダとガイドアームとの間に配置され、スライダを初期位置へ戻す力を与える第２の復元力付与手段を備えた構成としてもよい。

上記のコーナリング練習機において、ガイドアームが、上下にスライド可能にベースフレームに取り付けられ、ガイド手段が、ガイドアームに下向きの力を与える第３の復元力付与手段を備えた構成としてもよい。

上記のコーナリング練習機において、スライダの左右に配置された一対のガイド手段を備えた構成としてもよい。

本発明の一実施形態に係るオートバイのコーナリング練習機は、仮想的な走行速度に応じた大きさの復元力を揺動フレームに与える復元力付与手段を備えたことにより、走行速度に応じた車体の挙動特性の変化を再現することができる。

本発明の実施形態に係るコーナリング練習機の外観図である。 本発明の実施形態に係るコーナリング練習機の外観図である。 本発明の実施形態に係るコーナリング練習機の主要構造を示す側断面図である。 姿勢制御機構周辺の拡大図である。 ベアリングユニットの断面斜視図である。 メーターパネルの外観図である。 コネクタ周辺の断面斜視図である。 可動ハブの断面図である。 ハンドル制御機構を示した図である。 コーナリング練習機のスライド動作を説明する図である。 コーナリング練習機に練習者Ｔが乗った状態を示した図である。 コーナリング練習機の揺動動作時の状態を示した図である。 コーナリング練習機のスライド動作時の状態を示した図である。 コーナリング練習機の転倒動作時の状態を示した図である。

以下、本発明の一実施形態について、図面を参照しながら説明する。

図１及び図２は、それぞれ本発明の実施形態に係るコーナリング練習機１の外観図である。図３は、コーナリング練習機１の主要構造を示す側断面図である。図４は、図２の後述する姿勢制御機構５０の周辺を拡大した図である。コーナリング練習機１は、オートバイのコーナリングの練習に適した装置であり、コーナリング練習機１を使用することにより、コーナリング走行時のバランス状態を模擬的に体験することができる。

図１に座標で示すように、図１における、左上から右下に向かう方向をＸ軸方向、左下から右上に向かう方向をＹ軸方向、下から上に向かう方向をＺ軸方向と定義する。Ｘ軸方向及びＹ軸方向は水平方向であり、Ｚ軸方向は鉛直方向である。また、オートバイの走行方向に対応するＸ軸正方向を前、Ｘ軸負方向を後ろ、Ｙ軸正方向を左、Ｙ軸軸負方向を右と呼ぶ。

図１に示すように、コーナリング練習機１は、真上から見て略ホームベース形（すなわち、平行な二辺を有する左右対称な五角形状）のベースフレーム１１を有する台座１０と、Ｘ軸方向に延びる揺動軸Ａｘの周りに揺動可能に台座１０に連結された揺動フレーム２０と、揺動フレーム２０の先端部に回転可能に連結した操舵部３０と、揺動フレーム２０に揺動軸Ａｘ周りの力を与えて姿勢（すなわち、揺動フレーム２０の傾き）を制御する姿勢制御機構５０と、操舵部３０に仮想の走行速度に応じた復元力（すなわち、直進安定性）を与えるハンドル制御機構６０（図９）を備えている。揺動フレーム２０及び操舵部３０により、オートバイの車体を模擬した模擬車体が構成される。練習者Ｔは、模擬車体に乗って、オートバイの車体の制御を練習する。

ベースフレーム１１は、五角形の底辺（平行な二辺のそれぞれと直角をなす辺）を後方に向け、また、底辺に対する頂点を前方に向けて配置されている。ベースフレーム１１は、鋼板等の板から形成され、五角形状の枠部１１１と、枠部１１１の左右及び後方の側板を連結する梁部１１２を有する。梁部１１２は、前後方向の略中央部において段状に折り曲げられていて、その前方部分（上段部１１２ａ）が枠部１１１の左右の側板の上端部に接合され、その後方部分（下段部１１２ｂ）が枠部１１１の左右及び後方の側板の下端部に接合されている。また、上段部１１２ａの後端部中央には、後述する姿勢制御機構５０のベースプレート５１の前端部が接合されている。

五角形状のベースフレーム１１の最前部の隅（頂角）を除く四隅の付近には、ベースフレーム１１を移動可能に支持するストッパー付きのキャスター１２がそれぞれ取り付けられている。コーナリング練習機１は、キャスター１２のストッパーを解除することによって移動可能になり、設置場所や設置方向を容易に変更できるようになっている。コーナリング練習機１を使用する際には、キャスター１２のストッパーが作動して、コーナリング練習機１は設置場所に定置される。

図３に示すように、揺動フレーム２０は、Ｌ字形のメインチューブ２１と、メインチューブ２１の先端に接合された上下に延びるヘッドチューブ２２を備えている。メインチューブ２１は、上下に延びる直立部２１１と、直立部２１１の上端部から前方に延びる水平部２１２を有している。

図２に示すように、メインチューブ２１の水平部２１２（図３）には、シート２１８とダミータンク２１９が取り付けられている。また、メインチューブ２１の直立部２１１の左右両側面には、前方に張り出した一対のブラケット２１３が取り付けられている。各ブラケット２１３の先端部に形成されたＹ軸方向に貫通する孔には丸棒状のステップバー２１４が通され、一対のブラケット２１３によりステップバー２１４が支持されている。

図４に示すように、ブラケット２１３から外側に突き出たステップバー２１４の左右両側部分には、練習者Ｔの足が掛けられるステップ２１４ａが形成されている。ステップバー２１４には、各ステップ２１４ａの長さ方向両側に隣接して大径部（ストッパー）２１４ｂ、２１４ｃが設けられている。ステップ２１４ａは、その両側の大径部２１４ｂ、２１４ｃに対して窪んでいるため、練習者Ｔの足はステップ２１４ａから外れ難くなっている。また、ステップバー２１４の外周には左右のブラケット２１３と大径部２１４ｃとの間に環状の溝２１４ｄが形成されていて、この溝２１４ｄにコイルスプリング５８１（引張ばね）の一端側のフックが掛けられている。また、コイルスプリング５８１の他端側のフックは、後述する２軸クレビス５２１０（ヒンジベース）の左右両側面から突出したポスト５２１０ａに掛けられている。

ステップバー２１４の左側の大径部２１４ｃにはチェンジペダル２１５が取り付けられ、右側の大径部２１４ｃにはブレーキペダル２１６が取り付けられている。チェンジペダル２１５及びブレーキペダル２１６には、それぞれ練習者Ｔによる各ペダル２１５、２１６の操作量（回転角）を検出するロータリーエンコーダー（不図示）が設けられている。これらのロータリーエンコーダーは、後述する姿勢制御機構５０のコントローラー５０ｃに接続されていて、各ペダル２１５、２１６の操作量を示す信号をコントローラー５０ｃに発信する。

図３に示すように、操舵部３０は、揺動フレーム２０と回転可能に嵌合したコラム３３と、コラム３３の上端部に結合した板状のステム３２と、コラム３３の中央部外周に取り付けられた操舵ジャケット３４と、ステム３２と操舵ジャケット３４とを連結する操舵ロッド３５と、ステム３２に取り付けられたハンドル３１と、コラム３３の下端を回転及び揺動可能に支持するベアリングユニット３６を備えている。

揺動フレーム２０のヘッドチューブ２２の内周には、一対の軸受（不図示）が上下両端部に設けられている。この一対の軸受により、ヘッドチューブ２２の中空部に差し込まれたコラム３３の上部が回転可能に支持されている。操舵ロッド３５の上端部には、メーターパネル４０が取り付けられている。

図５は、ベアリングユニット３６の断面斜視図である。ベアリングユニット３６は、台座１０の前端部に取り付けられた座部３６１と、コラム３３の下端に取り付けられたピボット部３６２を備えている。ピボット部３６２は、転動体である樽形ころ３６２ａと、樽形ころ３６２ａを回転可能に保持する二股の保持部３６２ｂを備えている。また、座部３６１の上面には、樽形ころ３６２ａが載せられる凹曲面（例えば球面）の座面３６１ａが形成されている。樽形ころ３６２ａの回転軸が揺動軸Ａｘと一致するため、樽形ころ３６２ａの回転によって台座１０に対する揺動フレーム２０の揺動が許容されている。また、ベアリングユニット３６は、コラム３３の回転に対してはすべり軸受として機能する。すなわち、座面３６１ａに対する樽形ころ３６２ａの摺動によって、コラム３３（操舵部３０）の回転が許容されている。

ベアリングユニット３６は、コーナリング練習機に限らず、機械全般（例えば、自動車、航空機、船舶等の操舵装置、マニピュレーター、動力伝達装置、ジョイスティック等）に使用することができる。

図２に示すように、ハンドル３１には、右側にアクセルグリップ３１１及びブレーキレバー３１２が、左側にクラッチレバー３１３及びスターターボタン３１４が、それぞれ設けられている。なお、アクセルグリップ３１１、ブレーキレバー３１２及びクラッチレバー３１３には、それぞれユーザー操作を検出するセンサー（不図示）が内蔵されている。これらのセンサーとスターターボタン３１４は、姿勢制御機構５０のコントローラー５０ｃ（図４）に接続されていて、ユーザー操作に応じた信号をコントローラー５０ｃに発信する。

図６は、メーターパネル４０の外観図である。メーターパネル４０には、速度計４１、回転計４２、ニュートラル表示灯４３及び速度段表示灯４４が設けられている。メーターパネル４０の各計器も姿勢制御機構５０のコントローラー５０ｃ（図４）に接続されていて、コントローラー５０ｃから送信される信号に基づいて動作する。速度計４１及び回転計４２は、コントローラー５０ｃによって計算された仮想の車速及び仮想のエンジン回転数をそれぞれ表示する。また、ニュートラル表示灯４３及び速度段表示灯４４は、それぞれクラッチレバー３１３及びチェンジペダル２１５に対するユーザー操作に基づいてコントローラー５０ｃが決定した仮想の変速機のシフトポジションを表示する。

図４に示す姿勢制御機構５０は、揺動フレーム２０を前後左右の二方向に揺動可能に支持すると共に、揺動フレーム２０の姿勢（傾き）を制御する機構部である。より具体的には、姿勢制御機構５０は、ジャイロ効果により揺動フレーム２０の姿勢を安定化させる機能を有している。姿勢制御機構５０は、台座１０のベースフレーム１１の後部中央に固定されたベースプレート５１と、揺動フレーム２０をベースプレート５１に対して前後左右の二方向に揺動可能に支持する揺動機構５２と、回転して角運動量を発生する回転部５４と、回転部５４を回転駆動する駆動部５３（駆動手段）と、姿勢制御機構５０の動作を制御するコントローラー５０ｃを備えている。

揺動機構５２は、ベースプレート５１上に左右にスライド可能に載置されたスライダ５２３と、スライダ５２３の移動（可動方向及び移動範囲）を制限するガイドアーム５２７と、スライダ５２３に揺動フレーム２０を前後左右の二方向に揺動可能に連結する２軸クレビス継手５２１と、２軸クレビス継手５２１の後述するＸ軸ピン５２１３（連結シャフト）の前端部に同軸に結合した円板５２２と、２軸クレビス継手５２１、スライダ５２３及び駆動部５３を連結するコネクタ５２５及びアイ５２６と、スライダ５２３に連結された左右一対のリンク５２４と、各左右一対のコイルスプリング５８１、５８２、５８３及び５８４を備えている。揺動機構５２は、直立姿勢において、揺動フレーム２０の中心面（すなわち、揺動軸Ａｘを含む鉛直面）に対して対称に構成されている。

２軸クレビス継手５２１は、互いに回転軸が直交する２つの二山クレビス（Ｘ軸クレビス５２１０Ｘ、Ｙ軸クレビス５２１０Ｙ）が結合した２軸クレビス５２１０（ヒンジベース）と、Ｙ軸クレビス５２１０Ｙの軸穴と回転可能に嵌合するＹ軸ピン５２１１と、Ｘ軸クレビス５２１０Ｘの孔に嵌め込まれた一対の軸受５２１２と、一対の軸受５２１２により回転可能に支持されたＸ軸ピン５２１３（連結シャフト）を備えている。なお、無負荷の初期状態（練習者Ｔがコーナリング練習機１に乗っていない状態）において、Ｘ軸ピン５２１３の中心軸はＸ軸方向を向き、Ｙ軸ピン５２１１の中心軸はＹ軸方向を向く。

メインチューブ２１の直立部２１１の下端には、左右に貫通する孔を有するアイ２１１ａが設けられている。Ｙ軸ピン５２１１は、アイ２１１ａ及びＹ軸クレビス５２１０Ｙの孔と嵌合し、メインチューブ２１と２軸クレビス５２１０とをＹ軸ピン５２１１の周りに揺動可能に連結している。

２軸クレビス５２１０の左右両側面には、Ｙ軸ピン５２１１よりも前方（より正確には、Ｙ軸ピン５２１１とステップバー２１４の中心線を含む平面よりもＸ軸正方向側）に円柱状のポスト５２１０ａが設けられている。上述したように、左右一対のコイルスプリング５８１は、それぞれ、一端側のフックがステップバー２１４に、他端側のフックが左右のポスト５２１０ａに掛けられている。これらの一対のコイルスプリング５８１によって、揺動フレーム２０を前傾させるようなＹ軸ピン５２１１周りのトルク（具体的には、図３における時計回りのトルク）が与えられる。

Ｘ軸ピン５２１３は、Ｘ軸クレビス５２１０Ｘを貫通して、両端がＸ軸クレビス５２１０Ｘから前後に突出している。Ｘ軸ピン５２１３の前端部には円板５２２が同軸に結合している。円板５２２は、Ｘ軸ピン５２１３と同軸の円柱面である側面にてベースプレート５１の上面と接している。すなわち、Ｘ軸ピン５２１３の前端部は、円板５２２を介して、ベースプレート５１によって回転可能に支持されている。なお、円板５２２は、ベースプレート５１上を転動又は滑動することができる。また、Ｘ軸ピン５２１３の後端部はコネクタ５２５と嵌合している。すなわち、Ｘ軸ピン５２１３は、前端部においては円板５２２を介して、後端部においてはコネクタ５２５及びスライダ５２３を介して、ベースプレート５１に支持されている。

２軸クレビス５２１０の上部（すなわち、Ｙ軸クレビス５２１０Ｙ）の背面からは、左右一対のバー５２１０ｂが後方に伸びている。バー５２１０ｂの後端部は駆動部５３（より具体的には、モーター５３１のケース）と結合している。一対のバー５２１０ｂによって駆動部５３と２軸クレビス５２１０とが結合することにより、姿勢制御機構５０の駆動部３２、回転部５４及び２軸クレビス５２１０（姿勢制御機構５０のこれらの三つの構成部分を合わせて、以下「揺動部５０ｒ」という。）が揺動フレーム２０及び台座１０に対して、Ｘ軸ピン５２１３（すなわち揺動軸Ａｘ）の周りに一体に揺動し、姿勢制御機構５０の揺動部５０ｒと揺動フレーム２０が常に同じ角度で左右に傾くようになっている。すなわち、姿勢制御機構５０の揺動部５０ｒの傾きを制御することにより、揺動フレーム２０の傾きを制御することが可能になっている。

スライダ５２３は、前後に並べて配置された左右に伸びる一対の桁５２３１と、一対の桁５２３１を上面及び下面においてそれぞれ連結する各二対の上梁５２３２及び下梁５２３３と、一対の桁５２３１を左右両端面においてそれぞれ連結する一対の縁梁５２３４を有する梯子状の部材である。下梁５２３３の下面は、ベースプレート５１上を左右にスムーズにスライドできるように、半円柱面状に形成されている。

スライダ５２３の左右両端面（縁梁５２３４）には、左右外側に伸びるロッド５２３５が取り付けられている。また、台車１０のベースフレーム１１の背面には、左右一対のガイドアーム５２７がスライダ５２３を間に挟んで取り付けられている。一対のガイドアーム５２７は、揺動軸Ａｘを含む対称面に対して左右対称に配置されている。ガイドアーム５２７の先端部には、前後方向に細長く、左右に貫通した、ガイド孔５２７１（ガイド溝）が設けられている。左右のガイドアーム５２７のガイド孔５２７１には、左右のロッド５２３５がそれぞれ通されている。ガイド孔５２７１の短径はロッド５２３５の直径よりもわずかに大きく、ガイド孔５２７１によってロッド５２３５の可動方向がガイド孔５２７１の長径方向（すなわちＸ軸方向）に限定されている。ロッド５２３５及びガイドアーム５２７により、スライダ５２３の移動を制限するガイド手段が構成される。

各ロッド５２３５には、コイルスプリング５８３が被せられている。コイルスプリング５８３は、スライダ５２３とガイドアーム５２７とで挟み込まれて圧縮されている。スライダ５２３が揺動軸Ａｘに対して左右いずれかに偏ると、左右のコイルスプリング５８３の復元力の均衡が破れて、スライダ５２３に左右中央（初期位置）へ押し戻す力が作用する。

ガイドアーム５２７のベース５２７２には、上下に延びる一対の長孔５２７２ａが形成されている。ベース５２７２は、各長孔５２７２ａに通されたリベット５２７２ｂによって、上下にスライド可能にベースフレーム１１に取り付けられている。これにより、スライダ５２３の左右（Ｘ軸周り）の傾斜が許容されている。

各ガイドアーム５２７の下面には、コイルスプリング５８４の一端側のフックが掛けられるフック５２７３が設けられている。また、台車１０のベースフレーム１１の背面には、後方に延びる一対のポスト５２８が、各ガイドアーム５２７の下方に設けられている。ポスト５２８には、コイルスプリング５８４の他端側のフックが掛けられている。各コイルスプリング５８４には初期張力が与えられている。そのため、スライダ５２３がＸ軸周りに傾斜して、一方のガイドアーム５２７がベースフレーム１１に対して上方にスライドすると、コイルスプリング５８４の復元力によって、ガイドアーム５２７が元の位置（上下の可動範囲の下端）に戻され、スライダ５２３の傾きが解消されるようになっている。また、コイルスプリング５８４の弾性力によりスライダ５２３の傾きが抑制され、一定の大きさのＸ軸周りのトルクがスライダ５２３に加わらなければ、スライダ５２３が傾かないようになっている。

図７は、揺動軸Ａｘを含む鉛直面でコネクタ５２５及びその周辺を切断した状態を示す断面斜視図である。コネクタ５２５は、上下に貫通する中空部５２５ａを有する筒状の部材であり、円筒状の下部５２５１と、外形が略８角柱状の上部５２５２を有している。

スライダ５２３の中央には、上下に貫通する円柱状の孔５２３１ａが形成されていて、この孔５２３１ａにコネクタ５２５の下部５２５１が回転可能に嵌入している。コネクタ５２５の上部５２５２は、孔５２３１ａよりも幅が広いため、孔５２３１ａには入らず、スライダ５２３の上面に載置される。コネクタ５２５の上部５２５２には、前後に貫通する孔５２５ｂが形成されている。孔５２５ｂは、上部５２５２の内部で中空部５２５ａと連絡している。

駆動部５３の下端には、孔５２６ａが形成されたアイ５２６が設けられている。アイ５２６は、孔５２６ａを前後方向に向けて、コネクタ５２５の中空部５２５ａに差し込まれている。中空部５２５ａによって２つに分断されたコネクタ５２５の孔５２５ｂとアイ５２６の孔５２６ａが一直線に連絡し、これらの孔５２５ｂ、５２６ａ及び５２５ｂにＸ軸ピン５２１３の後端部が回転可能に嵌入している。これにより、スライダ５２３と駆動部５３とが、Ｘ軸ピン５２１３及びコネクタ５２５を介して、Ｘ軸ピン５２１３（揺動軸Ａｘ）の周りに揺動可能に連結されている。また、Ｘ軸ピン５２１３とスライダ５２３とが、コネクタ５２５を介して、Ｘ軸ピン５２１３（揺動軸Ａｘ）及びコネクタ５２５の中心軸（Ｚ軸）の周りに揺動可能に連結されている。また、Ｘ軸ピン５２１３と駆動部５３とが、Ｘ軸ピン５２１３（揺動軸Ａｘ）の周りに揺動可能に連結されている。

図４に示すように、リンク５２４の両端部には、それぞれ二山のクレビスが設けられている。なお、リンク５２４の下側のクレビスは、一山のクレビス（すなわち、アイ）としてもよい。また、スライダ５２３の桁５２３１には、左右外側の上梁５２３２の近くに、前後に貫通する左右一対の孔５２３１ｂが形成されている。各リンク５２４の下側のクレビスは、スライダ５２３の一対の桁５２３１の間の隙間（ガイド溝５２３ａ）に差し込まれ、リンク５２４の下側のクレビスの孔及び一対の桁５２３１の対向する孔５２３１ｂと嵌合するピン５２４ａによって、旋回（揺動）可能にスライダ５２３に連結されている。

リンク５２４の旋回可能な角度範囲は、左右外側への旋回については縁梁５２３４によって制限され、左右内側への旋回については直近の上梁５２３２によって制限されている。また、ガイド溝５２３ａの幅はリンク５２４のＸ軸方向の厚さよりもわずかに大きく、ガイド溝５２３ａによってリンク５２４のＸ軸方向の移動が阻止されている。

各リンク５２４の上側のクレビスの孔にはピン５２４ｂが嵌合している。ピン５２４ｂには、コイルスプリング５８２の下端側のフックが掛けられている。

上述した揺動機構５２及び操舵部３０のベアリングユニット３６により、揺動フレーム２０の揺動動作（揺動軸Ａｘ周りの傾き）やスライド動作が可能になっている。

図１０は、スライド動作を説明する図である。揺動フレーム２０のスライド動作は、ベアリングユニット３６を中心に揺動フレーム２０が水平方向に旋回する動作である。図１０（ａ）は右にスライド（平面視において反時計回りに旋回）した状態を示した図であり、図１０（ｂ）は左にスライド（平面視において時計回りに旋回）した状態を示した図である。図中の直線Ｃは、台座の中心線（左右対称な台座１０の対称面）を示す。

スライド動作は、ベアリングユニット３６により操舵部３０が台車１０に対して回転可能に支持される（及び／又は、ヘッドチューブ２２の軸受によって操舵部３０と揺動フレーム２０とが回転可能に連結される）と共に、揺動機構５２により揺動フレーム２０の後部が台車１０に対して水平方向にスライド可能に支持されることによって実現されている。また、揺動機構５２によるスライド可能な支持は、揺動フレーム２０に連結されたスライダ５２３が台車１０に固定されたベースプレート５１上にスライド可能に配置され、且つ、スライダ５２３が台車１０に固定された一対のガイドアーム５２７によって、前後左右にスライド可能に支持されることによって実現されている。

駆動部５３は、モーター５３１と、モーター５３１から出力される回転を減速させるディスクブレーキ５３２と、モーター５３１から出力される回転を断続して回転部５４に伝える電磁クラッチ５３３と、を備えている。回転部５４は、ディスクブレーキ５３２及び電磁クラッチ５３３を介して、モーター５３１に接続されている。

回転部５４は、駆動部５３によって回転駆動されるシャフト５４１と、シャフト５４１の先端部に固定された固定ハブ５４２（固定部）と、シャフト５４１とスライド可能に嵌合した可動ハブ５４３（可動部）と、固定ハブ５４２と可動ハブ５４３とを連結する４つのアーム５４５を備えている。シャフト５４１は、可動ハブ５４３が走行する軌道となる。

固定ハブ５４２は、外形が略正四角柱状であり、軸心にシャフト５４１と嵌合する円柱状の貫通孔が形成された環状の部材である。固定ハブ５４２の四側面には、各側面に平行かつシャフト５４１に垂直なヒンジ軸を有する二山のクレビス５４２ａがそれぞれ設けられている。各クレビス５４２ａには、アーム５４５の上端部がヒンジ軸の周りに揺動可能に連結されている。

図８は可動ハブ５４３の断面斜視図である。可動ハブ５４３は、シャフト５４１とスライド可能に嵌合したブッシュ５４３１（内筒）と、ブッシュ５４３１の下部の外周に回転可能に嵌合したリング５４３２（外筒）を備えている。ブッシュ５４３１の上部は外形が略正四角柱状であり、ブッシュ５４３１の上部の四側面には、各側面に平行かつシャフト５４１に垂直なヒンジ軸を有する二山のクレビス５４３１ｃがそれぞれ設けられていて、ブッシュ５４３１の上部は、固定ハブ５４２に似た外形を有している。各クレビス５４３１ｃには、対応するアーム５４５の下端部がヒンジ軸の周りに揺動可能に連結されている。

可動ハブ５４３の内周には、シャフト５４１と嵌合する円柱状の貫通孔５４３１ｈを有する軸受部５４３１ｂが全長に渡って形成されている。なお、本実施形態の軸受部５４３１ｂはすべり軸受であるが、転がり軸受等の他の種類の軸受を使用してもよい。可動ハブ５４３の正四角柱状の上部の下面から更に下方に延びた軸受部５４３１ｂの下部の外周には、リング５４３２が回転可能に嵌合している。リング５４３２のＹ軸方向両側面には一対のアイ５４３２ａが設けられている。各アイ５４３２ａには対応するコイルスプリング５８２（図４）の上側のフックが掛けられる。

また、図４に示すように、スライダ５２３と連結した左右一対のリンク５２４の上側のクレビスの孔にはピン５２４ｂが嵌合している。ピン５２４ｂには、コイルスプリング５８２の下側のフックが掛けられている。すなわち、可動ハブ５４３は、左右一対のコイルスプリング５８２（弾性連結手段）を介して、スライダ５２３の左右両端部に弾性的に連結されている。２つのコイルスプリング５８２には、回転部５４がスライダ５２３に対して直立したときに釣り合うような初期張力が与えられている。そのため、回転部５４がスライダ５２３に対して左右いずれかに傾くと、左右のコイルスプリング５８２の張力の均衡が破れて、回転部５４を直立姿勢に戻す復元力（揺動軸Ａｘ周りのトルク）が発生する。

アーム５４５は、固定ハブ５４２に一端が接続されたリンク５４５１と、可動ハブ５４３に一端が接続されたリンク５４５４と、リンク５４５１とリンク５４５４とを連結するショートリンク５４５２と、リンク５４５４に取り付けられた錘５４５３を備えている。

錘５４５３は、ショートリンク５４５２に接続されるリンク５４５４の他端近くに取り付けられている。そのため、回転部５４が回転すると、錘５４５３に働く遠心力により、リンク５４５４の他端側がシャフト５４１から遠ざかる方向に移動して、アーム５４５が屈曲する（すなわち、リンク５４５１とリンク５４５４とのなす角が小さくなる）。そして、アーム５４５の屈曲により、可動ハブ５４３が上方に引き上げられる。これにより、一対のコイルスプリング５８２が伸ばされるため、コイルスプリング５８２による復元力が増大する。

また、回転部５４の回転数が増加すると、錘５４５３の角速度が増加し、更にアーム５４５の屈曲により、錘５４５３が回転軸から遠ざかり、アーム５４５の慣性モーメントも増加するため、回転部５４の角運動量が増大する。そのため、所謂ジャイロ効果（角運動量保存則）により、回転部５４の向きが安定化する。これに伴い、回転部５４を含む揺動部５０ｒ及び揺動部５０ｒと一体に結合した揺動フレーム２０の姿勢（傾き）が安定化する。

コントローラー５０ｃは、図２に示すクラッチレバー３１３及びチェンジペダル２１５に対するユーザー操作に基づいて仮想のシフトポジションを決定し、決定した仮想のシフトポジションに基づいて、メーターパネル４０のニュートラル表示灯４３及び速度段表示灯４４の点灯を制御する。

また、コントローラー５０ｃは、アクセルグリップ３１１、ブレーキレバー３１２及びブレーキペダル２１６に対するユーザー操作と仮想のシフトポジションに基づいて、仮想のエンジン回転数及び車速を計算し、計算した仮想の車速に応じた回転数で姿勢制御機構５０のモーター５３１を駆動する。

また、コントローラー５０ｃは、計算した仮想のエンジン回転数及び仮想の車速にそれぞれ応じた回転信号及び車速信号を発生して、メーターパネル４０の速度計４１及び回転計４２に供給する。

また、コントローラー５０ｃは、クラッチレバー３１３に対するユーザー操作及び仮想のシフトポジションに基づいて、電磁クラッチ５３３の断続を制御する。具体的には、コントローラー５０ｃは、クラッチレバー３１３が握られているとき、又は、仮想のシフトポジションがニュートラルのときに、電磁クラッチ５３３を切断する。

図９にハンドル制御機構６０を示す。ハンドル制御機構６０は、揺動フレーム２０の水平部２１２の下面に取り付けられたベースプレート６１と、ベースプレート６１の前端部から下方に突出するガイドピン６１１と係合する前後に延びるガイド溝６２１ａが形成された十字プレート６２（可動プレート）と、十字プレート６２と図９（ｂ）に示す回転部５４の可動ハブ５４３とを連結するプッシュプルケーブル６７と、十字プレート６２の左右一対のアーム６２２にそれぞれ連結された一対のリンク６３と、コラム３３から左右に張り出した一対のポスト６４と、ポスト６４とリンク６３を連結する一対のスプリング６５とを備えている。一対のスプリング６５によって、操舵部３０の向きを直進方向に戻す弾性的な復元力が操舵ジャケット３４に与えられる。

プッシュプルケーブル６７は、ハンドル制御機構６０に対する操作を伝達するワイヤー６７２と、ワイヤー６７２が挿入された外筒６７１を備えている。外筒６７１は、一端がベースプレート６１の後端部から下方に張り出したブラケット部６１２に取り付けられ、他端が駆動部５３のモーター５３１のケースに固定されたブラケット６８に取り付けられている。また、ワイヤー６７２は、一端が十字プレート６２の後端部に設けられたワイヤー係止部６２３に掛けられ、他端が可動ハブ５４３に固定されたワイヤー係止具６６に掛けられている。

姿勢制御機構５０の回転部５４の回転数が増加して可動ハブ５４３が上昇すると、十字プレート６２がプッシュプルケーブル６７のワイヤー６７２（制御ワイヤー）によって後方に引っ張られ、一対のスプリング６５が延ばされる。これによってコラム３３に与えられる復元力が増大し、ハンドル３１が直進方向に戻される。すなわち、仮想の車速が大きくなるほど、ハンドル３１を直進方向に戻す力が増大し、直進安定性が向上する。

次に、図１１～１４を参照しながら、上記に説明したコーナリング練習機１の動作を説明する。
図１１は、コーナリング練習機１に練習者Ｔが乗った状態を示した図である。
図１２は、コーナリング練習機１の揺動動作時の状態を示した図である。
図１３は、コーナリング練習機１のスライド動作時の状態を示した図である。
図１４は、コーナリング練習機１の転倒動作時の状態を示した図である。
なお、図１２～１４においては、練習者Ｔの図示を省略する。また、図１３及び図１４において、ガイドアーム５２７の周辺を拡大した図を枠内に示す。

練習者Ｔがコーナリング練習機１に乗る前は、姿勢制御機構５０の回転部５４が停止しており、一対のコイルスプリング５８２が揺動フレーム２０に与える復元力が小さいため、揺動フレーム２０はその自重によって左右いずれかに倒れた状態となる。練習者Ｔは、ハンドル３１を掴み、揺動フレーム２０を起こして、シート２１８に跨る（図１１）。そして、練習者Ｔが、クラッチレバー３１３を握り、スターターボタン３１４を押すと、コントローラー５０ｃに始動信号が入力され、モーター５３１が始動する。このとき、また、仮想のシフトポジションは中立に設定されており、図６に示すメーターパネル４０のニュートラル表示灯４３が点灯する。また、仮想のシフトポジションに応じて電磁クラッチ５３３が切断されているため、回転部５４は停止したままである。

続いて、練習者Ｔが、クラッチレバー３１３を握り、チェンジペダル２１５（図２）を操作して、仮想のシフトポジションをニュートラルから１速に切り替えて（このとき、図６に示すメーターパネル４０のニュートラル表示灯４３が消灯し、左側の速度段ランプ３０ｂが点灯する）、クラッチレバー３１３を緩めると、コントローラー５０ｃが電磁クラッチ５３３を接続する。アクセルグリップ３１１を回すと、アクセルグリップ３１１の操作量に応じたアクセル開度信号がコントローラー５０ｃに入力される。コントローラー５０ｃは、アクセル開度信号及び仮想のシフトポジションに基づいて、仮想のエンジン回転数及び仮想の車速を計算し、計算した仮想の車速に応じた回転数で姿勢制御機構５０のモーター５３１を駆動する。

回転部５４の回転数の上昇に伴って可動ハブ５４３が上昇すると、コイルスプリング５８２によって揺動フレーム２０に与えられる復元力が増大して、揺動フレーム２０が安定して直立するようになる。また、回転部５４が発生する角運動量が増加するため、練習者が重心移動しても揺動フレーム２０の直立姿勢が安定に維持される。また、ハンドル制御機構６０（図９）によりハンドル３１に加えられる復元力も増大し、ハンドル３１が直進方向で安定に維持される。

練習者Ｔが、コーナリングを想定して、アクセルグリップ３１１の操作量を減らし、ブレーキペダル２１６（図２）を踏むと、コントローラー５０ｃが計算する仮想の車速が低下するため、コントローラー５０ｃはモーター５３１の回転数を下げる。そのため、可動ハブ５４３が降下して、コイルスプリング５８２によって揺動フレーム２０に与えられる復元力が低下する。この状態で練習者Ｔが旋回したい方向（左側又は右側）の下方に重心を移動させると、練習者Ｔが重心を移動させた側に揺動フレーム２０が傾く（図１２：揺動動作）。

また、このとき、ハンドル制御機構６０によりハンドル３１に加えられる復元力が減少するため、ハンドル３１を少ない力で操作できるようになる。旋回方向にハンドル３１を切ると、ハンドル制御機構６０（図９）の一対のスプリング６５による復元力が発生し、この復元力により操舵部３０の周りに揺動フレーム２０が逆向きに旋回する（図１３：スライド動作）。

次いで、練習者が、クラッチレバー３１３及びチェンジペダル２１５を操作して仮想のシフトポジションをシフトアップさせ、あるいはアクセルグリップ３１１を更に回すと、コントローラー５０ｃが計算する仮想の車速が上昇するため、コントローラー５０ｃはモーター５３１の回転数を上げる。そのため、可動ハブ５４３が上昇し、コイルスプリング５８２によって揺動フレーム２０に与えられる復元力が増加するため、仮想の車速の増加と共に徐々に揺動フレーム２０の傾きが減少する。

また、練習者Ｔが、重心を移動させた状態でアクセル開度を減らしたり、或いは、仮想の車速に対して過大に重心を移動させたりすると、コントローラー５０ｃは転倒を模擬して、電磁クラッチ５３３を切断すると共にディスクブレーキ５３３を作動させて、姿勢制御機構５０の回転部５４を強制的に停止させ、コイルスプリング５８２によって揺動フレーム２０に与えられる復元力を最小化して、揺動フレーム２０を急激に倒す（図１４：転倒動作）。このとき、揺動フレーム２０が倒れる方向とは逆側（図１４においては右側）のガイドアーム５２７に、コイルスプリング５８４の張力を超える上向きの力が加わるため、図１４の枠内の拡大図に示すように、ガイドアーム５２７が上にスライドして、スライダ５２３と共に揺動フレーム２０が更に傾く。

以上のように、練習者Ｔは、コーナリング練習機１を使用して、重心を移動させたときの車速に応じた車体の挙動を疑似的に体験することができる。

以上が本発明の一実施形態の説明である。本発明の実施形態は、上記に説明したものに限定されず、様々な変形が可能である。例えば本明細書中に例示的に明示された実施形態等の構成及び／又は本明細書中の記載から当業者に自明な実施形態等の構成を適宜組み合わせた構成も本願の実施形態に含まれる。

例えば、上記の実施形態においては、コイルスプリング５８１、５８２、５８４及びスプリング６５は引張ばねであり、コイルスプリング５８３は圧縮ばねであるが、前者に圧縮ばねを使用してもよく、後者に引張ばねを使用してもよい。

また、上記の実施形態においては、コイルスプリング５８１、５８２、５８３、５８４及びスプリング６５（復元力付与手段）は、いずれもコイルスプリングであるが、他の形態のばね（例えば、板ばね、トーションバー、皿ばね、スプリングピン、空気ばね等）を復元力付与手段として使用してもよい。

１ コーナリング練習機
１０ 台座
２０ 揺動フレーム
３０ 操舵部
４０ メーターパネル
５０ 姿勢制御機構
６０ ハンドル制御機構

Claims (10)

1. ベースフレームと、
   前後方向に延びる揺動軸の周りに揺動可能に前記ベースフレームに連結された、車体を模した揺動フレームと、
   前記揺動フレームに取り付けられた、角運動量を発生可能な角運動量発生手段と、
   仮想の車速に応じた大きさの前記角運動量が発生するように前記角運動量発生手段を制御する制御手段と、
   前記揺動フレームに、直立姿勢にもどす方向の復元力を与える復元力付与手段と、
   を備え、
   前記角運動量発生手段が、
   回転部と、
   前記回転部を前記仮想の車速に応じた回転数で回転駆動するモーターと、を備え、
   前記回転部が、
   前記揺動フレームと共に揺動可能な軌道と、
   前記軌道に固定された固定部と、
   前記軌道上を走行可能な可動部と、
   前記固定部と前記可動部とを連結する屈曲可能なアームと、
   前記アームに取り付けられた錘と、を備え、
   前記復元力付与手段が、前記可動部を前記ベースフレームに対して弾性的に連結する弾性連結手段を備えた、
   オートバイのコーナリング練習機。
2. 前記復元力付与手段が、前記仮想の車速及び前記ベースフレームに対する前記揺動フレームの傾きに応じて変化する弾性的な復元力を付与可能である、
   請求項１に記載のオートバイのコーナリング練習機。
3. 前記復元力付与手段が、
   前記揺動フレームの中心面に対して互いに反対側に配置され、前記可動部を前記ベースフレームに対して弾性的に連結する、一対の前記弾性連結手段を備えた、
   請求項１又は請求項２に記載のオートバイのコーナリング練習機。
4. 前記角運動量発生手段が、
   前記ベースフレームに固定されたベースプレートと、
   前記ベースプレート上に載置されたスライダと、を備え、
   前記弾性連結手段が、前記スライダと前記可動部とを弾性的に連結する、
   請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のオートバイのコーナリング練習機。
5. 前記スライダの移動を制限するガイド手段を備え、
   前記ガイド手段が、
   前記スライダに取り付けられたロッドと、
   前記ベースフレームに取り付けられ、前記ロッドと係合するガイド溝が設けられた、ガイドアームと、を備えた、
   請求項４に記載のコーナリング練習機。
6. 前記ガイド手段が、
   前記スライダと前記ガイドアームとの間に配置され、前記スライダを初期位置へ戻す力を与える第２の復元力付与手段を備えた、
   請求項５に記載のコーナリング練習機。
7. 前記ガイドアームが、上下にスライド可能に前記ベースフレームに取り付けられ、
   前記ガイド手段が、前記ガイドアームに下向きの力を与える第３の復元力付与手段を備えた、
   請求項６に記載のコーナリング練習機。
8. 前記スライダの左右に配置された一対の前記ガイド手段を備えた、
   請求項５から請求項７のいずれか一項に記載のコーナリング練習機。
9. 前記アームが、
   前記固定部に一端が連結された第１のリンクと、
   前記第１のリンクに一端が連結され、前記可動部に他端が連結された第２のリンクと、を備え、
   前記錘が、前記第１のリンク又は前記第２のリンクに取り付けられた、
   請求項１から請求項８のいずれか一項に記載のオートバイのコーナリング練習機。
10. ハンドルと、
    前記ハンドルと結合し、ハンドル操作によって回転するコラムと、
    前記ハンドル及び前記コラムの向きを直進方向に戻す復元力を与えるハンドル制御機構と、
    を備え、
    前記ハンドル制御機構が、
    前記揺動フレームに取り付けられた、ガイドピンを有するベースプレートと、
    前記ガイドピンと係合するガイド溝が形成された可動プレートと、
    前記角運動量発生手段の可動部と前記可動プレートとを連結する制御ワイヤーと、
    前記コラムから左右に張り出した一対のポストと、
    前記可動プレートと前記一対のポストのそれぞれとを連結する一対の前記弾性連結手段と、を備えた、
    請求項１から請求項９のいずれか一項に記載のオートバイのコーナリング練習機。

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